CN223854276U - 一种隧道初支施工用台车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种隧道初支施工用台车，涉及隧道施工设备领域。本台车具有车体、拱架提升装置、立拱装置、湿喷机械臂和钻进机械臂，拱架提升装置可提升并展开折叠拱架；立拱装置包括主立拱机械臂和副立拱机械臂，主立拱机械臂通过纵向翻转将拱架平移到掌子面内，可替代立拱台车吊装拱架；副立拱机械臂具有吊篮，可替代装药台车安装炸药；湿喷机械臂可替代湿喷台车喷射混凝土；钻进机械臂既可替代凿岩台车钻掘进孔，还可替代锚杆台车钻锚杆孔。本台车集合了立拱台车、锚杆台车、湿喷台车、凿岩台车、装药台车的功能，仅需一次进退场便可实现对隧道初支的全过程施工，极大地缩短了设备进退场的时间，有利于及时支护，降低围岩变形坍塌的风险。

Description

一种隧道初支施工用台车

技术领域

本实用新型具体为一种隧道初支施工用台车，涉及隧道施工设备技术领域。

背景技术

隧道初支是隧道开挖后立即施作的支护结构，主要用于维持围岩稳定、控制变形，并为后续的二次衬砌提供安全基础。隧道初支施工工艺包括立拱架、打锚杆、超前支护、湿喷、掘进钻孔、装药、爆破、排险、出渣等工序，至少需要使用立拱台车、锚杆台车、湿喷台车、凿岩台车、装药台车等隧道施工设备。目前，隧道初支施工主要存在以下问题：

1、各种台车需要顺次进入掌子面作业，进场、退场的耗时较长，尤其是对于距离很长的隧道，很长时间浪费在各台车之间的腾让上。公知的，新开挖的隧道需要及时支护，不然会造成围岩变形，甚至坍塌。

2、各台车功能单一，不能实现各工序之间的配合作业、平行作业。

3、设备多，投资大。

实用新型内容

为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种隧道初支施工用台车，采用如下技术方案：

一种隧道初支施工用台车，包括：

车体；

拱架提升装置，设置在车体的后端部；

立拱装置，由主立拱机械臂和副立拱机械臂组成，立拱装置可沿车体的纵向移动，且可通过纵向翻转将拱架平移到掌子面内；

湿喷机械臂，可沿车体的纵向移动，用于喷射混凝土；

钻进机械臂，可沿车体的纵向移动，用于纵向钻掘进孔和侧向钻锚杆孔。

优选的改进技术方案：车体具有履带行走底盘。

优选的改进技术方案：所述拱架提升装置用于提升和展开折叠拱架。

优选的改进技术方案：所述拱架提升装置包括滑台和第一转臂，滑台可沿车体的立柱上下移动，第一转臂的转动端设置在滑台上，在第一转臂的自由端设置有第一拐臂。

优选的改进技术方案：所述拱架提升装置包括转动端设置在车体立柱上的第二转臂，以及转动端设置在第二转臂自由端的第三转臂，在第三转臂的自由端设置有第二拐臂。

优选的改进技术方案：所述主立拱机械臂包括滑轨、滑座、翻转件、伸缩臂、第一连杆、第二连杆、第一油缸、第二油缸、第三油缸和机械爪；滑轨设置在台车上，滑座可沿滑轨移动；翻转件的一端与滑座构成由第一油缸驱动的、用于实现翻转件转动的第一转动机构，翻转件的另一端与伸缩臂、第一连杆、第二连杆构成由第二油缸驱动、用于实现伸缩臂转动的第二转动机构；第三油缸和机械爪铰接在伸缩臂的伸缩端，构成用于实现机械爪仰俯转动的第三转动机构。

优选的改进技术方案：所述机械爪主要由底座、液压回转马达、支座、摇臂、第四油缸和液压卡爪组成，底座铰接在伸缩臂的伸缩端，液压回转马达安装在底座与支座之间，用于驱动支座水平转动；第四油缸铰接在支座与摇臂之间，用于驱动摇臂横向摆动；液压卡爪设置在摇臂上，用于夹持拱架。

优选的改进技术方案：所述副立拱机械臂具有吊篮，吊篮具有独立可调的翻转机构。

优选的改进技术方案：所述湿喷机械臂包括伸缩大臂、大臂调角油缸、第一回转盘、伸缩小臂、小臂调角油缸、第二回转盘、翻转机构和喷嘴，大臂调角油缸铰接在滑座与伸缩大臂之间，用于调节伸缩大臂在水平面内的转动角度；第一回转盘安装在伸缩大臂的伸缩端，伸缩小臂铰接在第一回转盘的转动端，小臂调角油缸铰接在第一回转盘与伸缩小臂之间，用于调节伸缩小臂的转动角度；第二回转盘安装在伸缩小臂的伸缩端，翻转机构安装在第二回转盘的转动端，其具有偏心倾斜转动的翻转架；喷嘴安装在翻转架上。

优选的改进技术方案：主立拱机械臂沿纵向设置在车体的顶部，湿喷机械臂沿纵向设置在主立拱机械臂的下方；副立拱机械臂有两个，分别沿纵向设置在车体的两侧；钻进机械臂有三个，分别沿纵向设置在车体的中部及两侧。

实施上述技术方案后，相比于背景技术，本实用新型产生的有益效果是：

1、本台车集合了立拱台车、锚杆台车、湿喷台车、凿岩台车、装药台车等隧道施工设备的功能，仅需一次进场、退场便可实现对隧道初支的全过程施工。

2、本台车极大地缩短了设备进退场的时间，有利于实现对新开挖隧道的及时支护，降低围岩变形、坍塌的风险。

3、本台车一机多能，可实现各工序之间的配合操作。

4、成本低，投资小。

附图说明

附图1示出的是本隧道初支施工用台车的正视图。

附图2示出的是本隧道初支施工用台车的立体图。

附图3示出的是拱架提升装置的一种实施结构示意图。

附图4-8示出的是拱架提升装置的工作原理示意图。

附图9示出的是拱架提升装置的另一种实施结构示意图。

附图10示出的是主立拱机械臂的正视图。

附图11示出的是主立拱机械臂的立体图。

附图12示出的是机械爪的结构示意图。

附图13示出的是副立拱机械臂的结构示意图。

附图14-18示出的是主立拱机械臂的工作原理示意图。

附图19示出的是湿喷机械臂的结构示意图。

附图20示出的是翻转机构的结构示意图。

附图21示出的是钻进机械臂的结构示意图。

附图

10、车体；11、履带行走底盘；12、立柱；13、滑轨；

20、拱架提升装置；21、滑台；22、第一转臂；23、第一拐臂；24、第二转臂；25、第三转臂；26、第二拐臂；

30、主立拱机械臂；31、滑座；32、翻转件；33、伸缩臂；34、第一连杆；35、第二连杆；36、第一油缸；37、第二油缸；38、第三油缸；39、机械爪；391、第三连杆；392、底座；393、液压回转马达；394、支座；395、摇臂；396、第四油缸；397、液压卡爪；

40、副立拱机械臂；41、吊篮；

50、湿喷机械臂；51、伸缩大臂；52、大臂调角油缸；53、第一液压回转盘；54、伸缩小臂； 55、小臂调角油缸；56、第二液压回转盘；57、翻转机构；571、架体；572、液压马达；573、偏心盘；574、万向节；575、翻转架；58、喷嘴；

60、钻进机械臂；61、伸缩钻臂；62、钻机；

70、拱架。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些优选实施方式仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或部件必须具有特定的方位和位置关系，因此不能理解为对本实用新型的限制。还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个部件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

一种隧道初支施工用台车，涉及隧道施工设备领域，主要用于解决现有技术中功能单一、进退场时间长的问题。下面具体说明本隧道初支施工用台车的组成结构和工作原理。

参照附图1和附图2。本隧道初支施工用台车主要由车体10、拱架提升装置20、立拱装置、湿喷机械臂50、钻进机械臂60组成。

车体10具有履带行走底盘11，履带行走底盘11的适应性强，可上坡道和下坡道行驶。在车体10沿纵向设置有多组滑轨13和驱动装置，立拱装置、湿喷机械臂50、钻进机械臂60都可沿滑轨13前后移动。

拱架提升装置20设置在车体10的后端部（车体10朝向掌子面的一端为前端部），用于提升拱架70。本实施例中，拱架70为折叠拱架，折叠拱架由一节中段和两节侧段铰接而成。本拱架提升装置20的作用是提升并展开折叠拱架，便于工作人员使用螺栓将折叠拱架连接成一个完整的刚性拱架。拱架提升装置具有以下两种实施方式。

参照附图3。其中的一种拱架提升装置包括转动端设置在车体立柱12上的第二转臂24，以及转动端设置在第二转臂24自由端的第三转臂25，在第三转臂25的自由端设置有第二拐臂26，第二拐臂26可转动地铰接在第二转臂24的自由端。第二转臂24和第三转臂25都由液压回转盘驱动旋转，且第三转臂25的长度大于第二转臂24的长度。

参照附图4-8。提升前使用叉车将三榀折叠拱架放在第二拐臂26上，然后通过第二转臂24和第三转臂25的配合转动，向上提升折叠拱架。当提升到指定高度时，主立拱机械臂30上的机械爪39抓住折叠拱架的中段，然后再通过第二转臂24和第三转臂25的配合转动，使折叠拱架的侧边段向外转动，直至折叠拱架完全展开。最后使用螺栓将拱架的侧边段与中段连接起来，形成完整的拱架70。

参照附图9。另一种拱架提升装置包括滑台21和第一转臂22，滑台21在动力的驱动下可沿车体10的立柱12上下移动。第一转臂22的转动端设置在滑台21上，且由液压回转盘驱动旋转，在第一转臂22的自由端设置有用于叉起折叠拱架的第一拐臂23，第一拐臂23可转动地铰接在第二转臂24的自由端。

与前一种拱架提升装置相比，滑台21可沿立柱12上下移动，其作用相当于第一转臂22的转动，因此后一种的拱架提升装置也可以提升折叠拱架，并将折叠拱架展开。

立拱装置由一付主立拱机械臂30和两付副立拱机械臂40组成，其主要作用是替代立拱台车，实现拱架70的吊装。本实施例中，主立拱机械臂30沿纵向设置在车体10的顶部，两付副立拱机械臂40沿纵向设置在车体10的两侧。

参照附图10和附图11。主立拱机械臂30主要由滑座31、翻转件32、伸缩臂33、第一连杆34、第二连杆35、第一油缸36、第二油缸37、第三油缸38和机械爪39组成，其中，滑座31可沿滑轨13前后移动。主立拱机械臂30具有自由度的翻转结构，其作用是在有限的空间内，通过纵向翻转将拱架70平移到掌子面内。

具体的，翻转件32设置在伸缩臂33的下方，翻转件32的一端与滑座31铰接，进而构成第一转动机构，第一转动机构由第一油缸36驱动，用于实现翻转件32的转动。翻转件32的另一端与伸缩臂33、第一连杆34、第二连杆35铰接，进而构成第二转动机构，第二转动机构为四连杆机构，由第二油缸37驱动，用于实现伸缩臂33的转动。

本实施例中，伸缩臂33为三节液压伸缩臂33。第三油缸38、第三连杆391和机械爪39铰接在伸缩臂33的伸缩端，进而构成用于实现机械爪39仰俯转动的第三转动机构。

参照附图12。机械爪39主要由底座392、液压回转马达393、支座394、摇臂395、第四油缸396和液压卡爪397组成，其中，底座392铰接在伸缩臂33的伸缩端，液压回转马达393安装在底座392与支座394之间，用于驱动支座394水平转动。第四油缸396铰接在支座394与摇臂395之间，用于驱动摇臂395横向摆动。液压卡爪397有两个，分别设置在摇臂395的两端，用于夹持拱架70。

参照附图13。副立拱机械臂40也具有伸缩翻转结构和用于抓取拱架70的机械爪39，由于空间相对富裕，因此副立拱机械臂40可直接将拱架70翻转至掌子面内。此外，副立拱机械臂40具有用于承载工作人员登高作业的吊篮41，吊篮41具有独立可调的运动机构，工作时副立拱机械臂40可将工作人员升降到任意位置。因此副立拱机械臂40除了辅助主立拱机械臂30安装拱架70外，还可替代装药台车在掘进孔内安装炸药。

现有技术中，位于台车顶部的立拱机械臂距拱顶的距离有限，难以实现翻转掉头，本主立拱机械臂30可实现翻转掉头。

参照附图14-18。首先将主立拱机械臂30和两付副立拱机械臂40（图中未示出）移动到台车的后端，使机械爪39抓取由拱架提升装置20提起的三榀拱架70，然后将拱架70移动到台车的后端。通过第一转动机构、第二转动机构、第三转动机构、以及伸缩臂33的相互配合，在有限的空间内可使伸缩臂33实现翻转掉头。翻转掉头后，再通过第一转动机构、第二转动机构、第三转动机构、伸缩臂33的配合，使拱架70进入隧道掌子面内，并在纵向和高度方向上调整拱架70的位置。由于机械爪39具有三个方向上的调整自由度，因此在小范围内可以准确地调整拱架70的安装位置。

参照附图19。湿喷机械臂50沿纵向设置在主立拱机械臂30的下方，湿喷机械臂50具有九个自由度，可以替代湿喷台车向隧道拱面喷射混凝土。湿喷机械臂50主要由伸缩大臂51、大臂调角油缸52、第一液压回转盘53、伸缩小臂54、小臂调角油缸55、第二液压回转盘56、翻转机构57和喷嘴58组成。大臂调角油缸52铰接在滑座31与伸缩大臂51之间，用于调节伸缩大臂51在水平面内的转动角度。第一液压回转盘53同轴地安装在伸缩大臂51的伸缩端，伸缩小臂54铰接在第一液压回转盘53的转动端，小臂调角油缸55铰接在第一液压回转盘53与伸缩小臂54之间，用于调节伸缩小臂54的转动角度。第二液压回转盘56垂直地安装在伸缩小臂54的伸缩端，翻转机构57安装在第二液压回转盘56的转动端，翻转机构57具有偏心倾斜转动的翻转架575。喷嘴58安装在翻转架575上，用于喷射混凝土。

参照附图20。翻转机构57主要由架体571、液压马达572、偏心盘573、万向节574和翻转架575组成，架体571安装在第二液压回转盘56的转动端，液压马达572和万向节574安装在架体571上，偏心盘573安装在液压马达572的输出轴上，翻转架575的一端与偏心盘573铰接，另一端与万向节574铰接，在翻转架575上安装喷嘴58。相对于液压马达572输出轴的转动轴线，翻转架575的倾斜转动角度为5-10°。由于翻转架575能够绕液压马达572的转动轴线作轨迹为锥面的偏心倾斜转动，因此喷嘴58具有一个绕液压马达572的转动轴线作偏心倾斜转动的自由度。由于上述结构可使喷嘴58具有足够的自由度，可保证喷嘴58具有最佳的喷射角度，降低混凝土的回弹率。

参照附图21。钻进机械臂60有三个，分别沿纵向设置在车体10的中部及两侧，钻进机械臂60具有多自由度的伸缩钻臂61和可自动进给的钻机62，钻机62既可纵向钻孔，也可侧向钻孔。因此钻进机械臂60既可以替代凿岩台车钻掘进孔，还可以替代锚杆台车钻锚杆孔。

值得注意的是，上述实施例中未详细展开描述的内容为现有技术。还值得注意的是，对于本领域技术人员而言，凡在本实用新型的结构和原理下所作出的任何增减、替换和改进，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种隧道初支施工用台车，其特征在于：包括：

车体；

拱架提升装置，设置在车体的后端部；

立拱装置，由主立拱机械臂和副立拱机械臂组成，立拱装置可沿车体的纵向移动，且可通过纵向翻转将拱架平移到掌子面内；

湿喷机械臂，可沿车体的纵向移动，用于喷射混凝土；

钻进机械臂，可沿车体的纵向移动，用于纵向钻掘进孔和侧向钻锚杆孔。

2.如权利要求1所述的一种隧道初支施工用台车，其特征在于：车体具有履带行走底盘。

3.如权利要求1所述的一种隧道初支施工用台车，其特征在于：所述拱架提升装置用于提升和展开折叠拱架。

4.如权利要求3所述的一种隧道初支施工用台车，其特征在于：所述拱架提升装置包括滑台和第一转臂，滑台可沿车体的立柱上下移动，第一转臂的转动端设置在滑台上，在第一转臂的自由端设置有第一拐臂。

5.如权利要求3所述的一种隧道初支施工用台车，其特征在于：所述拱架提升装置包括转动端设置在车体立柱上的第二转臂，以及转动端设置在第二转臂自由端的第三转臂，在第三转臂的自由端设置有第二拐臂。

6.如权利要求1所述的一种隧道初支施工用台车，其特征在于：所述主立拱机械臂包括滑轨、滑座、翻转件、伸缩臂、第一连杆、第二连杆、第一油缸、第二油缸、第三油缸和机械爪；滑轨设置在台车上，滑座可沿滑轨移动；翻转件的一端与滑座构成由第一油缸驱动的、用于实现翻转件转动的第一转动机构，翻转件的另一端与伸缩臂、第一连杆、第二连杆构成由第二油缸驱动、用于实现伸缩臂转动的第二转动机构；第三油缸和机械爪铰接在伸缩臂的伸缩端，构成用于实现机械爪仰俯转动的第三转动机构。

7.如权利要求6所述的一种隧道初支施工用台车，其特征在于：所述机械爪主要由底座、液压回转马达、支座、摇臂、第四油缸和液压卡爪组成，底座铰接在伸缩臂的伸缩端，液压回转马达安装在底座与支座之间，用于驱动支座水平转动；第四油缸铰接在支座与摇臂之间，用于驱动摇臂横向摆动；液压卡爪设置在摇臂上，用于夹持拱架。

8.如权利要求1所述的一种隧道初支施工用台车，其特征在于：所述副立拱机械臂具有吊篮，吊篮具有独立可调的翻转机构。

9.如权利要求1所述的一种隧道初支施工用台车，其特征在于：所述湿喷机械臂包括伸缩大臂、大臂调角油缸、第一回转盘、伸缩小臂、小臂调角油缸、第二回转盘、翻转机构和喷嘴，大臂调角油缸铰接在滑座与伸缩大臂之间，用于调节伸缩大臂在水平面内的转动角度；第一回转盘安装在伸缩大臂的伸缩端，伸缩小臂铰接在第一回转盘的转动端，小臂调角油缸铰接在第一回转盘与伸缩小臂之间，用于调节伸缩小臂的转动角度；第二回转盘安装在伸缩小臂的伸缩端，翻转机构安装在第二回转盘的转动端，其具有偏心倾斜转动的翻转架；喷嘴安装在翻转架上。

10.如权利要求1所述的一种隧道初支施工用台车，其特征在于：主立拱机械臂沿纵向设置在车体的顶部，湿喷机械臂沿纵向设置在主立拱机械臂的下方；副立拱机械臂有两个，分别沿纵向设置在车体的两侧；钻进机械臂有三个，分别沿纵向设置在车体的中部及两侧。